Reactor nuclear de contención
El terremoto de magnitud 8,9 que sacudió Japón está causando problemas en al menos uno de sus reactores nucleares, y las autoridades han cerrado 10 de las 55 unidades del país. Tokyo Electric Power confirmó que la presión había estado aumentando en el interior del reactor nº 1 de su central nuclear de Fukushima Daiichi, en la costa noreste, una de las mayores centrales nucleares del mundo. Esto significa que el agua de refrigeración no está llegando al núcleo del reactor, lo que provoca una acumulación de vapor en el interior de la vasija de contención. El problema, según informan los medios japoneses, es la pérdida de electricidad de la red para hacer funcionar las bombas que traen el agua de refrigeración. Según el Foro Industrial Atómico de Japón, los generadores diésel de reserva que deben suministrar energía de emergencia en ese caso están averiados, pero se están llevando repuestos a la central. (Unos generadores diesel similares estaban suministrando energía a la planta de reprocesamiento de Rokkasho, que recicla el combustible nuclear gastado).
Como medida de precaución, el gobierno japonés ha declarado la emergencia nuclear y ha pedido a las personas que viven en un radio de tres kilómetros de la instalación que evacúen y a las que viven en un radio de 10 kilómetros que permanezcan en sus casas. Tokyo Electric Power, por su parte, planeaba ventilar parte del vapor radiactivo del interior del edificio de contención.
Qué son las barras de control en un reactor nuclear
Los elementos combustibles que forman el núcleo del reactor se cargan en una vasija de presión cilíndrica de acero especialmente fabricada (la vasija de presión del reactor). La vasija de presión del reactor tiene unos 12 metros de altura, una pared de acero de 20 cm de grosor y un diámetro interior de unos 4 metros. Pesa unas 314 toneladas. El sistema de refrigerante primario de un reactor de 900 MW está formado por la vasija de presión del reactor y el circuito primario con 3 bucles idénticos. Cada bucle tiene una bomba de refrigerante primario, un generador de vapor y las tuberías interconectadas. En uno de los 3 bucles se instala un presurizador. Cada bomba de refrigerante primario hará circular el agua de refrigeración (agua ordinaria) por el bucle a través del núcleo del reactor a una alta presión de unos 155 bares (1 bar = 100 kPa). Además de su función moderadora, el agua de refrigeración también transferiría el calor del núcleo del reactor al generador de vapor. La temperatura del agua a la salida de la vasija de presión del reactor es de unos 330 grados C, mientras que la temperatura del agua a la entrada de la vasija es de unos 290 grados C. El agua de refrigeración está subenfriada a tan alta temperatura y presión para evitar que hierva. El generador de vapor, de unos 20 metros de altura, está equipado con tubos en U en su interior que sirven de intercambiador de calor para transferir el calor del agua del circuito primario al circuito secundario. El calor convertirá el agua de alimentación del circuito secundario en vapor para accionar la turbina-generador.
Reactor de agua a presión
Los reactores utilizan uranio como combustible nuclear. El uranio se procesa en pequeñas pastillas cerámicas y se apilan en tubos metálicos sellados llamados barras de combustible. Normalmente, más de 200 de estas barras se agrupan para formar un conjunto combustible. El núcleo de un reactor suele estar formado por un par de centenares de elementos, dependiendo del nivel de potencia.
Dentro de la vasija del reactor, las barras de combustible se sumergen en agua, que actúa como refrigerante y moderador. El moderador ayuda a ralentizar los neutrones producidos por la fisión para mantener la reacción en cadena.
Más del 65% de los reactores comerciales de Estados Unidos son reactores de agua a presión o PWR. El agua del núcleo se calienta por fisión nuclear y se bombea a unos tubos situados en el interior de un intercambiador de calor. Estos tubos calientan otra fuente de agua para generar vapor. El agua del núcleo vuelve al reactor para ser recalentada y se repite el proceso.Reactores de agua en ebullición
Blindaje en reactores nucleares
Los reactores actuales se mantienen por debajo del punto crítico, en torno a 374 °C y 218 bar, donde desaparece la distinción entre líquido y gas, lo que limita la eficiencia térmica, pero el reactor de agua supercrítica propuesto funcionaría por encima de este punto.
Cuando los átomos de hidrógeno de los refrigerantes de agua son bombardeados con neutrones, algunos absorben un neutrón para convertirse en deuterio, y luego algunos se convierten en tritio radiactivo. El agua contaminada con tritio a veces se filtra a las aguas subterráneas por accidente o por autorización oficial[1].
Las barras de combustible generan altas temperaturas que hacen hervir el agua hasta convertirla en vapor. Durante un apagón, los generadores diésel que suministran energía de emergencia a las bombas de agua pueden resultar dañados por un tsunami, un terremoto o ambos; si no se bombea agua dulce para enfriar las barras de combustible, éstas siguen calentándose. Cuando las barras de combustible alcanzan más de 1.200ºC, los tubos de circonio que contienen el combustible nuclear interactúan con el vapor y separan el hidrógeno de las moléculas de agua. Este hidrógeno puede filtrarse por las fisuras del núcleo del reactor y de la vasija de contención. Si el hidrógeno se acumula en cantidades suficientes -concentraciones del 4% o más en el aire- puede explotar, como al parecer ha ocurrido en los reactores nº 1, 3 y 4 de Fukushima Daiichi.